DE102008046446B4 - compact drive - Google Patents
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Abstract
Kompaktantrieb, umfassend einen Raumbereich für Getriebe, einen Raumbereich für einen Elektromotor, und einen Raumbereich für eine elektronische Schaltung, wobei ein Druckausgleichsmittel (50, 70) in dem Raumbereich für das Getriebe angeordnet ist und den Raumbereich für das Getriebe mit dem Raumbereich für den Elektromotor druckausgleichend, öl- und luftdicht verbinden, wobei das Druckausgleichsmittel (50, 70) ein volumenveränderliches Element umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckausgleichsmittel (50, 70) ein Faltenbalg ist, der an einem Zylinder (30) befestigt ist, wobei der Zylinder (30) einstückig mit einem Gehäuseteil (1) ausgeführt ist.Compact drive comprising a space area for gears, a space area for an electric motor, and a space area for an electronic circuit, wherein a pressure compensation means (50, 70) is arranged in the space area for the transmission and the space area for the transmission with the space area for the electric motor Connect pressure-equalizing, oil-tight and airtight, the pressure equalizing means (50, 70) comprising a volume-variable element, characterized in that the pressure equalizing means (50, 70) is a bellows which is attached to a cylinder (30), the cylinder ( 30) is made in one piece with a housing part (1).
Description
Die Erfindung betrifft einen Kompaktantrieb gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1.The invention relates to a compact drive according to the features of the preamble of
Es ist bekannt, bei einem Getriebemotor einen Elektromotor und ein Getriebe verbunden vorzusehen. Getriebemotoren und auch Getriebemotoren mit integrierter Speiseschaltung für den Elektromotor sind als Kompaktantrieb bezeichenbar.It is known to provide an electric motor and a transmission connected in a geared motor. Geared motors and also geared motors with integrated feed circuit for the electric motor can be described as compact drives.
Die
Die
Die
Die
Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Standzeit bei einem Kompaktantrieb zu verbessern.The invention has for its object to improve the service life in a compact drive.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Kompaktantrieb nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention the object is achieved in the compact drive according to the features specified in
Merkmale der Erfindung bei dem Kompaktantrieb sind, dass der Kompaktantrieb zumindest einen Raumbereich für Getriebe, einen Raumbereich für einen Elektromotor und einen Raumbereich für eine elektronische Schaltung umfasst,
wobei ein Druckausgleichsmittel in dem Raumbereich für das Getriebe angeordnet ist und den Raumbereich für das Getriebe und den Raumbereich für den Elektromotor druckausgleichend, öl- und luftdicht verbinden,
wobei das Druckausgleichsmittel ein volumenveränderliches Element umfasst.Features of the invention in the compact drive are that the compact drive comprises at least a transmission space, an electric motor space and an electronic circuit space,
wherein a pressure compensation means is arranged in the space area for the transmission and connect the space area for the transmission and the space area for the electric motor pressure-compensating, oil and airtight,
wherein the pressure compensation means comprises a variable volume element.
Von Vorteil ist dabei, dass der Druckunterschied zwischen dem Raumbereich im Getriebe und der Umgebung über den Raumbereich des Elektromotors ausgleichbar ist und somit die Standzeit abdichtender Wellendichtringe verbessert sind. Hierzu zählen sowohl ein Wellendichtring, der zur Umgebung hin abdichtet, und ein Wellendichtring, welcher zum Raumbereich des Elektromotors hin abdichtet. Als Schmieröl ist somit ein flüssiges Öl verwendbar und der Raumbereich des Getriebes teilweise befüllbar. Die im Raumbereich des Getriebes verbleibende Luft trägt hierbei wesentlich zum ausgeglichenen Druckunterschied bei.The advantage here is that the pressure difference between the space area in the transmission and the environment over the spatial range of the electric motor can be compensated and thus the service life of sealing shaft seals are improved. These include both a shaft seal, which seals to the environment, and a shaft seal, which seals to the space region of the electric motor. As a lubricating oil is thus a liquid oil usable and the spatial area of the transmission partially filled. The remaining air in the space of the transmission contributes significantly to the balanced pressure difference.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Druckausgleichsmittel in einem Teilbereich des Raumbereiches des Getriebes angeordnet, der bei einem gedachten Umlauf eines Verzahnungsteils am Umfang eines mit dem umlaufenden Verzahnungsteil im Eingriff stehenden Verzahnungsteils überdeckt. Von Vorteil ist dabei, dass das Gehäuse des Kompaktantriebs derart konvex ausführbar ist, dass Flüssigkeiten gut abfließen, und der dadurch erhöhte Raumbedarf genutzt ist für die Druckausgleichsmittel.In an advantageous embodiment, the pressure compensation means is arranged in a partial region of the spatial region of the transmission, which covers at an imaginary revolution of a toothing part on the circumference of a meshing with the peripheral toothing part meshing part. The advantage here is that the housing of the compact drive is so convex executable that liquids flow well, and the increased space required is used for the pressure compensation means.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Getriebe zumindest eine in einer Ebene angeordnete Zahnräder umfassende Stirnradstufe, wobei die Druckausgleichsmittel in der Ebene der Zahnräder angeordnet sind. Von Vorteil ist dabei, dass das zusätzliche Bauvolumen für die Druckausgleichmittel gleichzeitig dazu führt, dass Flüssigkeiten in verschiedenen Montageorientierungen an der Oberfläche des Gehäuses gut abfließen.In an advantageous embodiment, the transmission comprises at least one arranged in a plane gears spur gear, wherein the pressure compensation means are arranged in the plane of the gears. The advantage here is that the additional volume of construction for the pressure compensation means at the same time causes fluids to drain well in various mounting orientations on the surface of the housing.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Druckausgleichsmittel in einer zu den Achsen der Zahnräder des Getriebes senkrechten Ebene angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass der für das Abfließen von Flüssigkeiten an der Oberfläche des Gehäuses notwendige Raumbereich ausgenutzt ist.In an advantageous embodiment, the pressure compensation means are arranged in a plane perpendicular to the axes of the gears of the transmission plane. The advantage here is that the time required for the flow of liquids on the surface of the housing space is utilized.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die elektronische Schaltung als Umrichter oder als Sanftanlaufelektronik für den Elektromotor ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass die Drehzahl und das Drehmoment des Elektromotors steuerbar und/oder zumindest als Schätzwert bestimmbar ist und somit auch die Leistung bestimmbar ist, woraus eine Temperaturbestimmung für den Raumbereich des Getriebes ausführbar ist. Auf diese Weise ist auch das auszugleichende Volumen bestimmbar und bei Überschreiten der Ausgleichskapazität des Druckausgleichsmittels eine Warnung herausgebbar oder ein Abschalten des Antriebs ausführbar.In an advantageous embodiment, the electronic circuit is designed as a converter or as a soft-start electronics for the electric motor. The advantage here is that the rotational speed and the torque of the electric motor can be controlled and / or determined at least as an estimated value and thus also the power can be determined, from which a temperature determination for the spatial area of the transmission can be carried out. In this way, the volume to be compensated can be determined and issued on exceeding the compensation capacity of the pressure compensation means a warning or shutdown of the drive executable.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist aus der elektronischen Schaltung der Elektromotor speisbar, wobei mittels des Elektromotors das Getriebe antreibbar ist Von Vorteil ist dabei, dass hohe Abtriebsdrehmomente erreichbar sind und das zusätzliche Bauvolumen für den Motor und die elektronische Schaltung für den Druckausgleich im erwärmten Getriebe nutzbar sind.In an advantageous embodiment of the electronic circuit of the electric motor can be fed, wherein by means of the electric motor, the transmission The advantage here is that high output torques can be achieved and the additional construction volume for the engine and the electronic circuit for pressure equalization in the heated transmission can be used.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind der Raumbereich des Elektromotors und der Raumbereich der elektronischen Schaltung mittels einer luftdurchlässigen Öffnung im Gehäuseteil verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass einerseits ein Druckausgleich des schmierölhaltigen Raumbereichs des Getriebes zum luftbefüllten Raumbereich des Elektromotors hin ausführbar ist und andererseits ein Luftdruckausgleich von diesem Raumbereich über den Raumbereich der elektronischen Schaltung hin zur Umgebung ausführbar ist.In an advantageous embodiment, the spatial region of the electric motor and the spatial region of the electronic circuit are connected by means of an air-permeable opening in the housing part. The advantage here is that on the one hand, a pressure equalization of the lubricating oil-containing space portion of the transmission to the air-filled space region of the electric motor is executable and on the other hand, an air pressure compensation of this space area over the spatial area of the electronic circuit to the environment is executable.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Raumbereich der elektronischen Schaltung zur Umgebung hin über eine derartige semipermeable Membran verbunden, dass die semipermeable Membran zum Druckausgleich von Luft durchströmbar ist, jedoch flüssiges Wasser und/oder Wasserdampf nicht durch die semipermeable Membran hindurchtritt. Von Vorteil ist dabei, dass sich kein Wasser im Motorraumbereich ansammelt und somit die Korrosionsgefahr vermindert wird.In an advantageous embodiment, the spatial region of the electronic circuit is connected to the environment via such a semipermeable membrane that the semipermeable membrane can be flowed through to equalize the pressure of air, but liquid water and / or water vapor does not pass through the semipermeable membrane. The advantage here is that no water accumulates in the engine compartment area and thus the risk of corrosion is reduced.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfassen die Druckausgleichsmittel eine umstülpbare Membran, insbesondere wobei die Membran eingeklemmt vorgesehen ist zwischen einem Gehäuseteil und einem Gehäusedeckel oder zwischen einer im Gehäuseteil aufgenommenen erste Hülsenteil und einer im Gehäusedeckel aufgenommenen zweiten Hülsenteil. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung der Druckausgleichsmittel dadurch vorsehbar ist, dass beim Aufstecken und Verbinden des Gehäusedeckels auf das Gehäuseteil die Membran nur zwischengelegt werden muss und dann das Verbinden des Gehäusedeckels mit dem Gehäuseteil ausführbar ist.In an advantageous embodiment, the pressure compensation means comprise a umstülpbare membrane, in particular wherein the membrane is provided clamped between a housing part and a housing cover or between a first sleeve part received in the housing part and a second sleeve part received in the housing cover. The advantage here is that a simple manufacture of the pressure compensation means is providable that when plugging and connecting the housing cover on the housing part, the membrane only needs to be interposed and then the connection of the housing cover to the housing part is executable.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfassen die Druckausgleichsmittel einen in einem Kolben bewegbaren Zylinder oder einen Faltenbalg. Von Vorteil ist dabei, dass einfache kostengünstige Mittel ausreichend sind.In an advantageous embodiment, the pressure compensation means comprise a cylinder movable in a piston or a bellows. The advantage here is that simple cost-effective means are sufficient.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfassen die Druckausgleichsmittel einen Kunststoffbehälter, insbesondere in welchen eine umstülpbare Membran einvulkanisiert vorgesehen ist. Von Vorteil ist dabei, dass das Druckausgleichsmittel vorfertigbar ist. Es ist dann als Ganzes einsetzbar und mit dem Gehäuseteil verbindbar.In an advantageous embodiment, the pressure compensation means comprise a plastic container, in particular in which a Umstülpbare membrane is provided vulcanized. The advantage here is that the pressure compensation agent is vorfertigbar. It can then be used as a whole and connected to the housing part.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Getriebe zumindest teilweise mit Schmieröl und/oder Luft befüllt. Von Vorteil ist dabei, dass das Getriebe optimal geschmiert ist bei einer minimal nötigen Schmierölmenge.In an advantageous embodiment, the transmission is at least partially filled with lubricating oil and / or air. The advantage here is that the transmission is lubricated optimally with a minimum amount of lubricating oil.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Abtriebswelle des Getriebes zur Umgebung hin mittels eines Wellendichtrings abgedichtet. Von Vorteil ist dabei, dass die Druckunterschiede reduzierbar sind und somit die Standzeit erhöhbar.In an advantageous embodiment, the output shaft of the transmission is sealed to the environment by means of a shaft seal. The advantage here is that the pressure differences are reducible and thus the service life can be increased.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das volumenveränderliche Element beispielsweise als ein Faltenbalg oder ein Kolben ausgeführt, wobei das vom Element umschlossene Volumen derart im Luftaustausch mit dem Raumbereich des Elektromotors oder mit dem Raumbereich des Getriebes steht, dass bei hoher Temperatur im Raumbereich des Getriebes das umschlossene Volumen minimal oder maximal ist. Von Vorteil ist dabei, dass hohe Temperaturunterschiede nach unten oder nach oben von einer Anfangstemperatur aus ermöglicht sind.In an advantageous embodiment, the volume-variable element is designed, for example, as a bellows or a piston, wherein the volume enclosed by the element is in air exchange with the space region of the electric motor or with the spatial region of the transmission that at high temperature in the spatial region of the transmission, the enclosed volume is minimal or maximum. The advantage here is that high temperature differences are made possible down or up from an initial temperature.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfassen die Druckausgleichsmittel ein volumenveränderliches Element, dessen Volumen von der Temperatur des Getriebes bestimmt ist, insbesondere ausschließlich. Von Vorteil ist dabei, dass ein zur Temperatur proportionales Volumen vorsehbar ist.In an advantageous embodiment, the pressure compensation means comprise a volume-variable element whose volume is determined by the temperature of the transmission, in particular exclusively. The advantage here is that a volume proportional to the temperature is providable.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further embodiments and advantages will become apparent from the dependent claims.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen rein schematisch:The invention will now be explained in more detail by means of exemplary embodiments with reference to the drawing. It shows purely schematically:
In der
Der Kompaktantrieb umfasst ein Gehäuseteil
Der Raumbereich des Getriebes wird von einem Gehäusedeckel
Auf der Abtriebswelle ist das Zahnrad
Wie in den
Der Raumbereich des Elektromotors und der Raumbereich der elektronischen Schaltung ist mittels einer Ausnehmung miteinander verbunden, so dass Luft zwischen den Raumbereichen austauschbar ist.The space region of the electric motor and the spatial region of the electronic circuit are connected to one another by means of a recess, so that air can be exchanged between the spatial regions.
Der Raumbereich der elektronische Schaltung ist teilweise durch ein nicht dargestelltes an den Raumbereich des Elektromotors anschließendes Deckelement gebildet.The spatial area of the electronic circuit is partially formed by a cover element, not shown, adjoining the area of the electric motor.
Zur Umgebung hin ist ein Entlüftungsvorrichtung vorgesehen, die einen Luftdruckausgleich zwischen der im Raumbereich der elektronischen Schaltung und der Umgebungsluft ermöglicht. Vorzugswiese wird hierbei eine semipermeable Membran verwendet, die zwar luftdurchlässig ist aber undurchlässig für Wasserdampf.Towards the environment, a ventilation device is provided which allows an air pressure equalization between the space in the electronic circuit and the ambient air. Vorzugswiese here a semi-permeable membrane is used, which is indeed permeable to air but impermeable to water vapor.
Eine erste Membran
Eine weitere Membran
Der erste Hülsenteil
Die Hülsenteile können auch einstückig mit dem Deckel bzw. dem Gehäuseteil
Zwei Hülsen
Die Membran und die weitere Membran sind so angeordnet das der Raumbereich des Getriebes gegenüber dem Raumbereich des Elektromotors Öl- und Luftdicht ist.The membrane and the other membrane are arranged so that the space area of the transmission relative to the space region of the electric motor is oil and airtight.
Der Stator
Das Getriebe ist bei dem Kompaktantrieb als Stirnradgetriebe ausgeführt. Im Gegensatz zu einem Umlaufgetriebe, wie Planetengetriebe oder Zyklogetriebe, laufen die Verzahnungspartner bei einem Stirnradgetriebe nicht um. Durch die Druckausgleichselemente ist zusätzlicher, vom Gehäuse umbauter Raum nötig. Dieser zusätzlich umbaute Raum bietet den Vorteil, dass eine Oberfläche des Gehäuse möglichst konvex ausgeführt ist. Somit ist der Kompaktantrieb zum Beispiel in Anlagen der Getränkeindustrie oder im hygienic Bereichen einsetzbar, weil Flüssigkeiten an konvexen Oberflächen gut ablaufen. Die Druckausgleichsmittel befinden sich in demjenigen Raumbereich, der bei einem gedachten Umlauf eines Verzahnungsteils am Umfang eines mit dem umlaufenden Verzahnungsteil im Eingriff stehenden Verzahnungsteils überdeckt wird. Somit ist im zusätzlichen Bauvolumen einerseits ein Druckausgleich für den Getriebebereich erreicht und andererseits ist an der Oberfläche des Gehäuses ein Abfließen von Flüssigkeiten gewährleistet. Dies ist insbesondere wichtig, wenn im Getriebebereich nicht nur Schmieröl, sondern auch Luft befüllt ist, da bei Temperaturänderungen der Druck im Getriebebereich sich erheblich ändert. Da die Wellendichtringe nur einem definierten, bekannten Innendruck im Gehäuse standhalten, ist mittels der Druckausgleichsmittel die Dichtigkeit, beziehungsweise die Standzeit der Wellendichtringe verbessert. Temperaturänderungen beeinflussen die Standzeit der Wellendichtringe nur noch geringfügig.The gearbox is designed as a spur gearbox in the compact drive. In contrast to an epicyclic gear, such as planetary gear or Zyklogetriebe run the teeth partners in a spur gear not. The pressure equalization elements require additional space enclosed by the housing. This additionally enclosed space offers the advantage that a surface of the housing is made as convex as possible. Thus, the compact drive is used for example in plants of the beverage industry or hygienic areas, because liquids run well on convex surfaces. The pressure compensation means are located in that region of space which is covered at an imaginary revolution of a toothing part on the circumference of a meshing with the peripheral toothing part meshing part. Thus, on the one hand pressure equalization for the transmission range is achieved in the additional volume of construction and on the other hand, a drainage of liquids is ensured on the surface of the housing. This is particularly important when not only lubricating oil, but also air is filled in the transmission area, since changes in temperature, the pressure in the transmission area changes significantly. Since the shaft seals only withstand a defined, known internal pressure in the housing, the tightness, or the service life of the shaft seals is improved by means of the pressure compensation means. Temperature changes affect the service life of the shaft seals only slightly.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen sind die genannten Hülsenteile
Bei den in den
In der
In der
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist der Zylinder
In der
In der
In der
In der
Die Verwendung von Faltenbälgen bietet den Vorteil, dass das Material nicht wie bei einer umstülpbaren Membran um 180° gebogen wird. Dadurch bieten Faltenbälge eine erhöhte Standzeit. Ein Faltenbalg erlaubt auch eine kontinuierliche Volumenänderung und somit einen kontinuierlichen Druckausgleich. Dadurch entstehen keine Spitzendrücke über den gesamten kompensierbaren Druckunterschied, und die Gefahr von Undichtigkeiten an den Wellendichtringen ist geringer.The use of bellows has the advantage that the material is not bent by 180 °, as in the case of an inverted membrane. As a result, bellows offer a longer service life. A bellows also allows a continuous volume change and thus a continuous pressure equalization. As a result, there are no peak pressures over the entire compensatable pressure difference, and the risk of leaks at the shaft seals is lower.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird der Zylinder
Bei einem Gehäuseteil in Gusstechnik, kann die entsprechende Hülse als Zylindermantelfläche auch umgossen sein.In a housing part in casting, the corresponding sleeve can also be encapsulated as a cylinder jacket surface.
Die Membranen oder Faltenbalge sind vorzugsweise aus einem Elastomer, wie zum Beispiel einem Fluorkautschuk oder Nitrilkautschuk, insbesondere NBR oder HNBR oder FKM gefertigt. Die Hülse bzw. die Membran oder der Faltenbalg können auch ein- bzw. angeschlagen werden, um eine dichte Verbindung mit den korrespondierenden Elementen zu erhalten.The membranes or bellows are preferably made of an elastomer such as a fluororubber or nitrile rubber, especially NBR or HNBR or FKM. The sleeve or the membrane or the bellows can also be turned on or struck in order to obtain a tight connection with the corresponding elements.
Somit ist das Getriebe mit Schmieröl befüllbar und gegen die Umgebung und den Raumbereich des Elektromotors abgedichtet. Ein Entlüftungsventil, welches üblicherweise den Raumbereich des Getriebes mit der Umgebung verbindet, ist nicht nötig. Dadurch kann kein Ölschaum in die Umgebung entweichen und der Raumbereich des Getriebes muss nicht mehr „atmen”, d. h. tauscht auch keine Luft zwischen Wellendichtring und Welle mit der Umgebung aus. Dies verringert die Belastung der Wellendichtringe und die Verunreinigung des Schmieröls. Dadurch ist die Standzeit des Schmieröls und der Wellendichtringe und somit des Getriebes erhöht.Thus, the transmission is filled with lubricating oil and sealed against the environment and the space of the electric motor. A vent valve, which usually connects the space of the transmission with the environment, is not necessary. As a result, no oil foam in the environment escape and the space area of the transmission does not have to "breathe", d. H. Also does not exchange air between shaft seal and shaft with the environment. This reduces the load on the shaft seals and the contamination of the lubricating oil. As a result, the service life of the lubricating oil and the shaft seals and thus the transmission is increased.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Gehäuseteilhousing part
- 22
- erste Membran (Ausgangszustand)first membrane (initial state)
- 33
- erstes Hülsenteilfirst sleeve part
- 44
- Zahnradgear
- 55
- Lagercamp
- 66
- WellendichtringShaft seal
- 77
- Lager der ZwischenwelleBearings of the intermediate shaft
- 88th
- Lagercamp
- 99
- weitere Membrananother membrane
- 1010
- weiteres erstes Hülsenteilanother first sleeve part
- 1111
- Statorstator
- 1212
-
elastisch verformbare Bereich des Gehäuseteils
1 elastically deformable region of thehousing part 1 - 1313
- Schraubescrew
- 2020
- erste Membran (umgestülpt, erwärmter Zustand)first membrane (everted, heated state)
- 2121
- Entlüftungsöffnung zum Raumbereich des ElektromotorsVent opening to the area of the electric motor
- 2222
- Gehäusedeckelhousing cover
- 2323
- weitere Membran im umgestülpten Zustandanother membrane in the everted state
- 2424
- weiteres zweites Hülsenteilanother second sleeve part
- 2525
- zweites Hülsenteilsecond sleeve part
- 3030
- Zylindercylinder
- 3131
- Kolbenpiston
- 3232
- Schraubescrew
- 5050
- gehäusedeckelseitig befestigter FaltenbalgHousing side mounted bellows
- 7070
- motorseitig befestigter FaltenbalgMotor-mounted bellows
Claims (15)
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